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人类90%以上的疾病与蛋白质相关,基于mRNA特性,mRNA技术在预防与治疗疾病方面前景广阔。最近,mRNA技术在基因编辑领域崭露头角。本文就此方面的最新研究进展进行综述。
年全球新型冠状病*肺炎(COVID-19,以下简称“新冠肺炎”)疫情极大加速了mRNA技术的发展,新冠mRNA疫苗的快速问世宣告第3代核酸疫苗时代来临。
回溯新冠病*mRNA疫苗研发到紧急授权使用时间线,在年初,中国科学家公布了新型冠状病*(以下简称“新冠病*”)基因序列,BioNTech公司和Moderna公司紧急启动了mRNA疫苗的研发项目。
年12月2日,全球首款mRNA疫苗BNTb2在英国获得紧急使用授权。年8月23日,BNTb2在美国获得FDA正式批准上市。截至年7月,新冠病*mRNA疫苗接种剂量已经超过4亿剂次。由于其在医学领域掀起的巨大变革,mRNA技术荣登《麻省理工科技评论》发布的年“全球十大突破性技术”名单榜首。
mRNA技术产品是基于mRNA指导蛋白合成的“中心法则”,在体外设计合成含有编码特定抗原的mRNA序列,经过序列优化、化学修饰和纯化等加工,采用不同方式递送至人体细胞,利用机体细胞翻译产生蛋白、诱导免疫应答、补充机体蛋白、调节免疫等作用,从而预防或治疗疾病。
人类90%以上的疾病与蛋白质相关,基于mRNA特性,mRNA技术在预防与治疗疾病方面前景广阔。mRNA技术产品首先进入的是肿瘤治疗领域,随着mRNA的优化,引起的不良反应逐渐降低,mRNA进入了预防性疫苗领域。
此外,mRNA技术应用于编码抗体或蛋白补充治疗等也在进行研究。最近,mRNA技术在基因编辑领域也崭露头角。本文就此方面的最新研究进展进行综述。
mRNA传染病疫苗
新冠病*mRNA疫苗
临床研究进展年12月,全球2款新冠mRNA疫苗(mRNA-和BNTb2)获得紧急使用授权。Ⅲ期临床试验表明预防有症状新冠肺炎的有效性高达94%。二者的免疫剂量、储存条件和适用人群等有所不同。与免疫μgmRNA-相比,免疫30μgBNTb2mRNA的不良反应发生率更低。国外BioNTech公司、Moderna公司、Arcturus公司等都在积极布局新冠病*mRNA疫苗。
Curevac公司的mRNA疫苗Ⅲ期临床试验显示,对任何严重程度的新冠病*病例总体效力为48%,可能与其采用未修饰核苷技术以及低免疫剂量有关。国内以斯微生物公司为代表的多家企业也在积极开展新型冠状病*mRNA疫苗临床研究,有望用于预防新冠病*的感染。
真实世界应用多项真实世界研究表明,新冠mRNA疫苗能有效预防病*感染及减轻感染后遗症。一项近60万例的真实世界研究显示,接种2剂BNTb2疫苗保护效力与Ⅲ期临床结果一致。接种BNTb2疫苗后感染COVID-19患者的病*载量低于未接种者。
研究表明,BNTb2疫苗在第2剂接种14d后对α(B.1.1.7)和β(B.1.)感染保护效力分别为90%和75%;对严重、危重或死亡保护效力为%。英格兰公共卫生署近期调查报告表明,完整接种2剂BNTb2疫苗,预防δ株有症状感染有效率为88%,预防住院的有效率为95%。
多项研究评估了mRNA-或BNTb2接种者的CD4+T和CD8+T细胞识别野生型病**株和α(B.1.1.7),β(B.1.),γ(P.1)和λ(B.1.)突变株的差异,结果显示细胞免疫差异较小。该研究提示细胞免疫可能缓解由突变株突破性感染引起的疾病。
科学家检测了33例参与mRNA-疫苗关键临床试验的受试者的抗体活性,在接种d后,所有年龄组受试者体内的抗体活性均保持在较高水平。
随着年龄增长,抗体水平有所下降。接种第1剂BNTb2疫苗3周后,14例志愿者体内都形成了“生发中心”,并产生了特异性B细胞。接种第2剂后,形成“生发中心”的反应更强烈。上述研究表明mRNA疫苗可诱导持久较强的体液免疫。
特殊人群使用美国疾控中心v-safe平台COVID-19团队统计了3万余例接种mRNA疫苗的孕妇未发现明显的不安全信息,正在持续随访评估安全性。
在青少年中开展的Ⅲ期临床试验表明,BNTb2和mRNA-疫苗效力为%。年5月,美国FDA批准将12~15岁青少年纳入BNTb2紧急使用授权人群。但目前数据表明,青少年接种mRNA疫苗后,心肌炎的发病率有所增加。
在老年人Ⅲ期临床研究中mRNA-和BNTb2疫苗效力分别为86.4%和94.7%。真实世界分析了80~83岁人群接种BNTb2疫苗可有效减少COVID-19有关的住院和感染。
Gupta等对比了80例老年人和60例年轻医护人员接种疫苗后的免疫应答。在接种第1剂BNTb2疫苗3~12周内,约50%80岁以上人群没有检测到中和抗体。对比年轻组,老年组出现中和抗体的比例更低。采用假病*检测不同组的血清对野生型和α(B.1.1.7),β(B.1.)和γ(P.1)突变*株中和效果,结果表明,80岁以上的受试者血清中和突变*株的能力显著降低。
其他mRNA预防疫苗
除新冠病*疫苗外,多家单位陆续开展了流感、狂犬、巨细胞、呼吸道合胞病*等多项mRNA预防疫苗的临床研究。CureVac公司研制的狂犬疫苗CV(LNP递送),受试者抗体阳转率为%。采用LNP递送流感病*H10N8和H7N9血凝素蛋白的mRNA疫苗已经完成Ⅰ期临床试验。年7月四价季节性流感mRNA疫苗Ⅰ/Ⅱ期临床试验完成了首例受试者接种。
mRNA治疗性肿瘤产品
mRNA治疗性肿瘤产品主要有3类:基于树突状细胞(dendriticcells,DC)装载mRNA、直接注射mRNA肿瘤抗原及mRNA编码免疫调节剂。
首次实施了用于晚期黑色素瘤治疗的TriMix-DC。Antwerp大学发起了多项临床试验研究自体DC中装载了编码WT1抗原的mRNA治疗癌症。一些研究表明结节内注射裸露的mRNA可以被DC选择性地摄取从而引起抗肿瘤T细胞反应。
mRNA表达肿瘤特异性抗原不仅诱导体液免疫,更能诱导特异性T细胞应答,其进入细胞后,通过自身细胞短暂持续产生外源蛋白,诱导特异免疫,杀伤肿瘤细胞。mRNA编码的免疫调节剂包括细胞因子及共刺激配体和受体。通过体内或瘤内注射表达免疫调节因子的mRNA,干预肿瘤微环境,激活或调节肿瘤组织内的免疫反应,杀伤肿瘤细胞。目前已有多种mRNA治疗性肿瘤产品处于临床研究中。
mRNA编码抗体
除mRNA疫苗外,多款mRNA编码抗体的技术产品已经进入临床阶段,见表7。研究表明,在具有较大卵巢肿瘤的异种移植小鼠模型中测试mRNA,治疗3周完全消除了肿瘤,与相应的重组双特异性抗体的有效性相当。研究人员根据抗基孔肯雅热病*单克隆抗体设计了mRNA序列,并使用脂质纳米颗粒封装后注射到小鼠体内,成功表达CHKV-24抗体,并对致死量的病*产生了抵抗力。
mRNA蛋白补充治疗
mRNA理论上拥有合成任意一种蛋白的潜能,可作为蛋白质补充或替代疗法治疗多种疾病。由于需要mRNA靶向表达和重复给药,甚至是全身给药,这对其安全性要求更高。目前,mRNA蛋白补充治疗已经进入临床阶段,见表8,通过递送mRNA,实现体内表达补充蛋白质,用于治疗如二型糖尿病、心衰、甲基丙二酸血症和囊性纤维化等不同的疾病。
mRNA其他疗法
mRNA在其他领域也有广泛应用空间,如诱导多能干细胞、基因编辑、自身免疫病等多个领域。Warren等转染mRNA重新编程体细胞使其成为多能细胞。IntelliaTherapeutics公司的NTLA-通过脂质纳米颗粒递送编码Cas9蛋白的mRNA及sgRNA实现体内的基因编辑,靶向敲除转甲状腺素蛋白(transthyretin,TTR)基因,降低血清TTR蛋白浓度,在Ⅰ期临床试验(临床试验登记号:NCT)中获得积极结果。BioNtech公司研发一种非炎症性mRNA疫苗用于治疗自身免疫病多发性硬化症。
展望
年新冠疫情爆发之初,国家前瞻性地布局mRNA疫苗作为技术路线之一,极大地支持了mRNA技术的发展。年国家重点研发计划“新型mRNA疫苗平台体系研究”项目,旨在进一步促进我国mRNA领域基础研究及产业链的完善。
在国家和*府的大力支持和引导下,国内机构开展了包括新冠疫苗在内的多种传染病mRNA技术产品研究,相继获得了新冠病*mRNA疫苗临床批件并开展临床研究。在肿瘤治疗领域,斯微生物公司等多家单位也在积极布局mRNA技术产品,初步临床试验结果表明安全性和免疫应答较好,有望大规模应用,为生命健康做贡献。
随着增强核酸稳定性和递送系统等技术的进步,国内将会有越来越多的mRNA技术产品从临床试验走向应用,应用范围也将不断拓展。但当前体内精准靶向递送mRNA仍是难点。mRNA药物在动物模型和临床应用的安全性和有效性数据差异较大,仍需要克服mRNA及递送组分的潜在*性可能引起的不良反应。综上所述,mRNA领域已有产品获批上市,但仍刚刚起步,发展空间巨大。
参考文献:易应磊,徐聪聪,姚卫国,张育坚,张爱华,李航文.mRNA技术产品最新临床研究进展[J].中国新药杂志,,30(19):-.
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